2. Минералы тория.

Присутствие тория в минералах известно давно [5, 6]. В минералах торий находится в виде устойчивого положительного четырёхзарядного иона Th⁴⁺ и встречается вместе с аналогами – четырёхзарядными ионами Zr⁴⁺ и Hf⁴. Торий также обнаруживают вместе с U⁴⁺, который имеет довольно близкий ионный радиус. Торий, подобно лантаноидам, образует нерастворимые фосфаты и гидроксиды, поэтому его часто обнаруживают в минералах совместно с редкоземельными элементами.

Рис. 5. Монацитовый песок.

Торит (ThSiO₄) – минерал, в котором торий был открыт, найден в районе, известном, как источник минералов, содержащих редкоземельные элементы. Главной рудой тория, имеющей промышленное значение, является не минерал с преимущественным содержанием тория, а скорее безводный фосфат редких земель – монацит. Формулу этого минерала можно представить в виде (Ce, La, Nd)PO₄, где все металлы входят, как трёхзарядные катионы. Содержание тория в расчёте на ThO₂, как правило, составляет 5-30% оксидов других металлов. Внедрение тория в решётку, по-видимому, часто происходит при параллельном замещении фосфата силикатом.

Монацит широко распространён во всём мире, и некоторые его месторождения осадочного происхождения чрезвычайно крупные. Известное траванкорское месторождение в Индии – одно из главных источников промышленного тория. Высокая плотность и относительная химическая инертность фосфатов монацита способствовали его отложению в результате разрушения россыпей на отмелях. Поскольку монацит проявляет заметные магнитные свойства, его можно концентрировать помощью магнитных полей.

3. Переработка ториевых руд и выделение тория.

Существует два способа экстракции тория из монацитовых руд: кислотный и щелочной. При действии на минерал сильной кислоты происходит превращение фосфат-ионов в H₂PO₄^- и H₃PO₄, благодаря чему ионы металла переводятся в соли, растворимые в воде. При действии сильных щелочей нерастворимые фосфаты превращаются в нерастворимые гидроксиды металлов, которые легко растворяются в кислоте после их предварительного отделения от маточного раствора, содержащего фосфаты щелочных металлов.

И при кислотной, и при щелочной обработке торий, содержащийся в монаците, следует за редкими землями. В растворах концентрированной серно кислоты торий можно отделить от редких земель путём разбавления раствора или путём снижения его кислотности при добавлении аммиака до pH = -1; при этом выпадает в осадок гидратированный фосфат тория, захватывающий небольшое количество редкоземельных элементов. Неочищенный осадок фосфата тория с целью удаления нежелательных сульфат- и фосфат ионов обрабатывают щёлочью; образующийся осадок гидроксида тория растворяют в азотной кислоте для последующей очистки. Эффективная очистка достигается экстракцией тория трибутилфосфатом в керосине. В этом процессе нитрат тория отделяется от редких земель и других неэкстрагируемых соединений.

Торий также можно выделять в виде побочного продукта при переработке уранинита или ураноторианита с целью получения урана. Торий, остающийся в сернокислом растворе после удаления урана, экстрагируют с помощью длинноцепочечных алкиламинов в керосине. Торий образует анионный комплекс с сульфат-ионами, который в виде соединения с протонированным амином в катионной форме переходит в органическую фазу. При нейтрализации четвертичной аммониевой соли торий из органической фазы переходит в осадок или реэкстрагируется в водную фазу.